Содержание антоцианов в плодах видов Capsicum коррелирует с уровнями экспрессии структурных и регуляторных генов флавоноидного пути
- Авторы: Филюшин М.А.1, Щенникова А.В.1, Кочиева Е.З.1
-
Учреждения:
- Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук
- Выпуск: Том 70, № 1 (2023)
- Страницы: 36-44
- Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
- URL: https://journals.rcsi.science/0015-3303/article/view/130199
- DOI: https://doi.org/10.31857/S001533032260036X
- EDN: https://elibrary.ru/ALSDEE
- ID: 130199
Цитировать
Аннотация
В плодах сортов перца видов Capsicum annuum (Сиреневый куб), C. frutescens (Самоцвет) и C. chinense (Pimenta da Neyde), различающихся профилем пигментации в процессе созревания, определено содержание антоцианов и профили экспрессии структурных и регуляторных генов биосинтеза антоцианов. Антоцианы выявлены в кожице плода сорта Сиреневый куб, а также в кожице и мякоти сортов Самоцвет и Pimenta da Neyde. В кожице плодов всех трех анализируемых сортов перца уровни экспрессии структурных генов биосинтеза антоцианов в 2 и более раз выше, чем в мякоти. У сортов Самоцвет и Pimenta da Neyde в мякоти экспрессия CHS, F3 '5 'H, DFR, ANS и UFGT выше, чем у сорта Сиреневый куб. Для сорта Pimenta da Neyde характерна высокая экспрессия структурных генов в мякоти и кожице спелого плода. Экспрессия генов факторов транскрипции anthocyanin2 (R2R3-MYB) и MYC (bHLH) выявлена в кожице плодов сорта Сиреневый куб, а также в кожице и мякоти плодов сортов Самоцвет и Pimenta da Neyde на всех анализируемых стадиях созревания. Для всех структурных генов пути биосинтеза антоцианов выявлена высокая корреляция (r = 0.54‒0.93) уровней экспрессии с содержанием антоцианов в плодах. Высокая корреляция (r = 0.88) показана также для гена MYC. Для гена anthocyanin2 корреляция (r = 0.85) присутствует только для сортов Сиреневый куб и Pimenta da Neyde, но не для сорта Самоцвет.
Ключевые слова
Об авторах
М. А. Филюшин
Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук
Email: michel7753@mail.ru
Россия, Москва
А. В. Щенникова
Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: michel7753@mail.ru
Россия, Москва
Е. З. Кочиева
Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук
Email: michel7753@mail.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Tanaka Y., Sasaki N., Ohmiya A. Biosynthesis of plant pigments: anthocyanins, betalains and carotenoids // Plant J. 2008. V. 54. P. 733.https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2008.03447.x
- Gómez-García M.R., Ochoa-Alejo N. Biochemistry and molecular biology of carotenoid biosynthesis in chili peppers (Capsicum spp.) // Int. J. Mol. Sci. 2013. V. 14. P. 19025. https://doi.org/10.3390/ijms140919025
- Ma Y., Ma X., Gao X., Wu W., Zhou B. Light induced regulation pathway of anthocyanin biosynthesis in plants // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. Article 11116. https://doi.org/10.3390/ijms222011116
- Kong J.M., Chia L.S., Goh N.K., Chia T.F., Brouillard R. Analysis and biological activities of anthocyanins // Phytochem. 2003. V. 64. P. 923. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(03)00438-2
- Liu Y., Tikunov Y., Schouten R.E., Marcelis L.F.M., Visser R.G.F., Bovy A. Anthocyanin biosynthesis and degradation mechanisms in Solanaceous vegetables: a review // Front. Chem. 2018. V. 6. Article 52. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00052
- Naing A.H., Kim C.K. Roles of R2R3-MYB transcription factors in transcriptional regulation of anthocyanin biosynthesis in horticultural plants // Plant Mol. Biol. 2018. V. 98. P. 1. https://doi.org/10.1007/s11103-018-0771-4
- Chaves-Silva S., dos Santos A.L., Chalfun A., Zhao J., Peres L.E.P., Benedito V.A. Understanding the genetic regulation of anthocyanin biosynthesis in plants ‒ tools for breeding purple varieties of fruits and vegetables // Phytochem. 2018. V. 153. P. 11. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2018.05.013
- Ramsay N.A., Glover B.J. MYB-bHLH-WD40 protein complex and the evolution of cellular diversity // Trends Plant Sci. 2005. V. 10. P. 63.
- Zong Y., Zhu X., Liu Z., Xi X., Li G., Cao D., Wei L., Li J., Liu B. Functional MYB transcription factor encoding gene AN2 is associated with anthocyanin biosynthesis in Lycium ruthenicum Murray // BMC Plant Biol. 2019. V. 19. Article 169. https://doi.org/10.1186/s12870-019-1752-8
- Kobayashi S., Yamamoto N.G., Hirochika H. Association of VvmybA1 gene expression with anthocyanin production in grape (Vitis vinifera) skin – color mutants // J. Jpn. Soc. Hortic. Sci. 2005. V. 74. P. 196.
- Blando F., Berland H., Maiorano G., Durante M., Mazzucato A., Picarella M.E., Nicoletti I., Gerardi C., Mita G., Andersen Ø.M. Nutraceutical characterization of anthocyanin-rich fruits produced by “Sun Black” tomato line // Front Nutr. 2019. V. 6. Article 133. https://doi.org/10.3389/fnut.2019.00133
- Jian W., Cao H., Yuan S., Liu Y., Lu J., Lu W., Li N., Wang J., Zou J., Tang N., Xu C., Cheng Y., Gao Y., Xi W., Bouzayen M. et al. SlMYB75, an MYB-type transcription factor, promotes anthocyanin accumulation and enhances volatile aroma production in tomato fruits // Hortic Res. 2019. V. 6. Article 22. https://doi.org/10.1038/s41438-018-0098-y
- Borovsky Y., Oren-Shamir M., Ovadia R., De Jong W., Paran I. The A locus that controls anthocyanin accumulation in pepper encodes a MYB transcription factor homologous to Anthocyanin2 of Petunia // Theor. Appl. Genet. 2004. V. 109. P. 23. https://doi.org/10.1007/s00122-004-1625-9
- Филюшин М.А., Джос Е.А., Щенникова А.В., Кочиева Е.З. Зависимость окраски плодов перца от соотношения основных пигментов и профиля экспрессии генов биосинтеза каротиноидов и антоцианов // Физиология растений. 2020. Т. 67. С. 644. https://doi.org/10.31857/S0015330320050048
- Филюшин М.А., Джос Е.А., Щенникова А.В., Кочиева Е.З. Особенности экспрессии гена фактора транскрипции anthocyanin2 и его влияния на содержание антоцианов у образцов Capsicum chinense Jacq. с различной окраской плода // Генетика. 2020. Т. 56. С. 1161. https://doi.org/10.31857/S0016675820090064
- Stommel J.R., Lightbourn G.J., Winkel B.S., Griesbach R.J. Transcription factor families regulate the anthocyanin biosynthetic pathway in Capsicum annuum // J. Am. Soc. Hortic. Sci. 2009. V. 134. P. 244.
- Aza-González C., Herrera-Isidrón L., Núñez-Palenius H.G., Martínez De La Vega O., Ochoa-Alejo N. Anthocyanin accumulation and expression analysis of biosynthesis-related genes during chili pepper fruit development // Biol. Plant. 2013. V. 57. P. 49. https://doi.org/10.1007/s10535-012-0265-1
- Zhang Z., Li D.W., Jin J.H., Yin Y.X., Zhang H.X., Chai W.G., Gong Z.H. VIGS approach reveals the modulation of anthocyanin biosynthetic genes by CaMYB in chili pepper leaves // Front. Plant Sci. 2015. V. 6. P. 500. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00500
- Wang Y., Liu S., Wang H., Zhang Y., Li W., Liu J., Cheng Q., Sun L., Shen H. Identification of the regulatory genes of UV-B-induced anthocyanin biosynthesis in pepper Fruit. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. Article 1960. https://doi.org/10.3390/ijms23041960
- Solovchenko A.E., Chivkunova O.B., Merzlyak M.N., Reshetnikova I.V. A spectrophotometric analysis of pigments in apples // Russ. J. Plant Physiol. 2001. V. 48. P. 693.
- Bemer M., Karlova R., Ballester A.R., Tikunov Y.M., Bovy A.G., Wolters-Arts M., Rossetto P. de B., Angenent G.C., de Maagd R.A. The tomato FRUITFULL homologs TDR4/FUL1 and MBP7/FUL2 regulate ethylene-independent aspects of fruit ripening // Plant Cell. 2012. V. 24. P. 4437. https://doi.org/10.1105/tpc.112.103283
- Gonzali S., Perata P. Fruit colour and novel mechanisms of genetic regulation of pigment production in tomato fruits // Horticult. 2021. V. 7. Article 259. https://doi.org/10.3390/horticulturae7080259
- Tang B., Li L., Hu Z., Chen Y., Tan T., Jia Y., Xie Q., Chen G. Anthocyanin accumulation and transcriptional regulation of anthocyanin biosynthesis in purple pepper // J. Agric. Food. Chem. 2020. V. 68. P. 12152. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c02460
- Ha S.H., Kim J.B., Park J.S., Lee S.W., Cho K.J. A comparison of the carotenoid accumulation in Capsicum varieties that show different ripening colours: deletion of the capsanthin–capsorubin synthase gene is not a prerequisite for the formation of a yellow pepper // J. Exp. Bot. 2007. V. 58. P. 3135.
- Ou L.J., Zhang Z.Q., Dai X.Z., Zou X.X. Photooxidation tolerance characters of a new purple pepper // PLoS One. 2013. V. 8. Article e63593. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0063593